INCREASING THERMAL EFFICIENCY IN BUILT-IN OVENS TO ENSURE SUSTAINABILITY

Muharrem Keyfoğlu; Süleyman Fatih Kırmızıgöl

Makale detayları

INCREASING THERMAL EFFICIENCY IN BUILT-IN OVENS TO ENSURE SUSTAINABILITY

Yazarlar:

Muharrem Keyfoğlu | Süleyman Fatih Kırmızıgöl

Yayıncı:

Eskişehir Osmangazi University

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi Vol.33 Issue 1, pp.1679-1694

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

4/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001344860

pISSN:

2630-5712

Anahtar kelimeler:

Özet:

 Increasing the thermal efficiency of built-in ovens is crucial due to rising energy costs and the current energy crisis. This study, both experimental and Computational Fluid Dynamics CFD simulations were conducted to improve the energy efficiency of an existing oven with internal dimensions of 610 x 545 x 579 mm, resulting in a volume of 72 L, which can accommodate productions of different sizes. While temperatures were measured as the comparative parameter for the outer sheets and internal regions of the oven during experiments, in the CFD simulation, heat power of the resistors, ambient conditions P_s  101235 Pa, temperature T_o  22 C, material densities, thermal conductivities, specific heat values, and emissivity coefficients for surfaces with enamel coatings were defined to conduct studies on heat transfer through conduction, radiation, and convection. In the CFD simulation, the k-ε Reynolds Averaged Navier-Stokes RANS turbulence model was selected, and within the validated mesh structure, it was determined that there was a maximum difference of 1.02 between the central temperature values of the experiment and CFD, and a maximum difference of 8.56 around the oven sheet surfaces and cooling fan, with a difference of under 15 in all areas except for 4 zones in the glass area. Improvement studies conducted with different Fan Protection Sheet designs resulted in an energy saving of 40 Wh with the use of aluminum-coated glass wool insulation instead of glass wool, yielding a total energy saving of 131 Wh when all improvements were applied to reach A level.

 Increasing the thermal efficiency of built-in ovens is crucial due to rising energy costs and the current energy crisis. This study, both experimental and Computational Fluid Dynamics CFD simulations were conducted to improve the energy efficiency of an existing oven with internal dimensions of 610 x 545 x 579 mm, resulting in a volume of 72 L, which can accommodate productions of different sizes. While temperatures were measured as the comparative parameter for the outer sheets and internal regions of the oven during experiments, in the CFD simulation, heat power of the resistors, ambient conditions P_s  101235 Pa, temperature T_o  22 C, material densities, thermal conductivities, specific heat values, and emissivity coefficients for surfaces with enamel coatings were defined to conduct studies on heat transfer through conduction, radiation, and convection. In the CFD simulation, the k-ε Reynolds Averaged Navier-Stokes RANS turbulence model was selected, and within the validated mesh structure, it was determined that there was a maximum difference of 1.02 between the central temperature values of the experiment and CFD, and a maximum difference of 8.56 around the oven sheet surfaces and cooling fan, with a difference of under 15 in all areas except for 4 zones in the glass area. Improvement studies conducted with different Fan Protection Sheet designs resulted in an energy saving of 40 Wh with the use of aluminum-coated glass wool insulation instead of glass wool, yielding a total energy saving of 131 Wh when all improvements were applied to reach A level.

 Increasing the thermal efficiency of built-in ovens is crucial due to rising energy costs and the current energy crisis. This study, both experimental and Computational Fluid Dynamics CFD simulations were conducted to improve the energy efficiency of an existing oven with internal dimensions of 610 x 545 x 579 mm, resulting in a volume of 72 L, which can accommodate productions of different sizes. While temperatures were measured as the comparative parameter for the outer sheets and internal regions of the oven during experiments, in the CFD simulation, heat power of the resistors, ambient conditions P_s  101235 Pa, temperature T_o  22 C, material densities, thermal conductivities, specific heat values, and emissivity coefficients for surfaces with enamel coatings were defined to conduct studies on heat transfer through conduction, radiation, and convection. In the CFD simulation, the k-ε Reynolds Averaged Navier-Stokes RANS turbulence model was selected, and within the validated mesh structure, it was determined that there was a maximum difference of 1.02 between the central temperature values of the experiment and CFD, and a maximum difference of 8.56 around the oven sheet surfaces and cooling fan, with a difference of under 15 in all areas except for 4 zones in the glass area. Improvement studies conducted with different Fan Protection Sheet designs resulted in an energy saving of 40 Wh with the use of aluminum-coated glass wool insulation instead of glass wool, yielding a total energy saving of 131 Wh when all improvements were applied to reach A level.

 Ev tipi ankastre fırınlar günlük yaşantıda sıkça kullanılan mutfak ekipmanlarıdır. Bu ekipmanların ısıl verimliliğinin artırılması, enerji maliyetlerinin yükseldiği ve enerji krizinin yaşandığı günümüz Dünyasında kritik öneme sahiptir. Farklı boyutlarda üretimleri gerçekleştirilebilen fırınların bu çalışma kapsamında 610 x 545 x 579 mm boyutlarında iç hacmi 72 L olan mevcut bir fırının enerji verimliliğinin iyileştirilmesi hem deneysel hem de Solidworks Flow Simulation SWFS ticari yazılımı kullanılarak Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği HAD sayısal çalışması gerçekleştirilmiştir. Deneylerde fırın dış sacları ve iç bölgelerinden alınan sıcaklık değerleri karşılaştırma parametresi olarak ölçülürken HAD sayısal çalışmasında rezistansların ısı gücü, ortam koşulları Ps  101235 Pa, sıcaklığı To  22 C, malzemelerin yoğunluğu, ısıl iletkenliği, özgül ısı değerleri ve emaye kaplamaların olan yüzeyler için emisivite katsayısı tanımlanarak iletim, ışınım ve taşınım ısı transferi çalışmaları yapılmıştır. HAD sayısal çalışmasında k-ε Reynolds Averaged Navier-Stokes RANS türbülans modeli seçilmiş ve doğrulanan ağ yapısında Deney-HAD arasında merkez sıcaklık değerleri arasında 1,02 ve fırının sac yüzeyleri ve soğutma fanı etrafında en fazla 8,56 ve cam bölgesinde 3 bölge haricinde 9 altında fark olduğu tespit edilmiştir. Farklı fan koruma sacı FKS tasarımları ile yapılan iyileştirme çalışmalarında 40 Wh ve cam yünü yerine alüminyum kapmalı cam yünü yalıtım kullanımı ile 37 Wh enerji tasarrufu elde edildiği tespit edilmiştir. Çalışma kapsamında yapılan iyileştirmelerin hepsi uygulandığında 131 Wh enerji tasarrufu sağlanarak A seviyesine ulaşması sağlanmıştır.

Makale detayları

INCREASING THERMAL EFFICIENCY IN BUILT-IN OVENS TO ENSURE SUSTAINABILITY

Yazarlar:

Muharrem Keyfoğlu | Süleyman Fatih Kırmızıgöl

Yayıncı:

Eskişehir Osmangazi University

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi Vol.33 Issue 1, pp.1679-1694

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

4/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001344860

pISSN:

2630-5712

CFD

Energy

Efficiency

Oven

ExperimentDeney

Enerji

Fırın

HAD

Verimlilik

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Muharrem Keyfoğlu | Süleyman Fatih Kırmızıgöl

Yayıncı: Eskişehir Osmangazi University

Ana Başlıklar: Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi Vol.33 Issue 1, pp.1679-1694

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 4/2025

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2001344860

pISSN: 2630-5712

Sayı

Yazarlar:

Muharrem Keyfoğlu | Süleyman Fatih Kırmızıgöl

Yayıncı:

Eskişehir Osmangazi University

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi Vol.33 Issue 1, pp.1679-1694

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

4/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001344860

pISSN:

2630-5712